Раковые клетки защищаются от сигаретного дыма с помощью клеточного насоса ABCG2

Курение — важный фактор риска развития и прогрессирования хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) и рака легкого. Сигаретный дым содержит ряд цитотоксических и канцерогенных соединений, таких как активные формы кислорода и азота, а также полициклические ароматические углеводороды. Под действием этих веществ клетки испытывают окислительный стресс, который сопровождается нарушением структуры липидов, белков и ДНК. Большое число неправильно свернутых белков может приводить к образованию внутриклеточных белковых агрегатов. Роль агрегации белков в развитии некоторых патологий уже была показана. Так, при эмфиземе и ХОБЛ в ответ на действие сигаретного дыма формируются агрегаты белков, что связано с нарушением аутофагии. В контексте рака легкого индуцированная сигаретным дымом агрегация белков ранее не была изучена.

Американские исследователи предположили, что в случае рака легкого под действием сигаретного дыма в опухолевых клетках могут развиваться механизмы адаптации, схожие с химиорезистентностью.

Для проверки гипотезы исследователи получили конденсат сигаретного дыма (КСД), пропуская дым одной сигареты через фильтровальную бумагу в условиях вакуума с дальнейшим элюированием 1 мл ДМСО. Далее сравнивали агрегацию белков в клетках линии рака легкого A549 и нераковых клетках Beas-2B и H-6053 при различном содержании КСД и времени экспозиции 24 часа. Исследователи показали, что у Beas-2B и H-6053 внутриклеточные белковые агрегаты появлялись уже при добавлении 0,1 мкл КСД, в то время как у А549 схожая картина наблюдалась только при 3 мкл.

Далее авторы исследовали жизнеспособность клеток А549, Beas-2B и H-6053 в присутствии различного количества КСД (0,3 мкл, 1 мкл, 3 мкл и 9 мкл) в 2 мл культуральной среды на протяжении семи дней. Они показали, что клетки рака легкого нормально росли в присутствии 0,3 мкл КСД, замедляли рост в присутствии 3 мкл и останавливались только при 9 мкл. Напротив, рост нераковых клеток замедлялся при 0,3 мкл и останавливался при 1 мкл КСД. Клетки умирали при 3 мкл КСД. Интересно, что как для нормальных, так и для раковых клеток наблюдалась адаптация к КСД, что было выражено снижением агрегации белка с 4–5 по 7 день инкубации.

По мнению авторов, одним из возможных механизмов адаптации опухолевых клеток к действию сигаретного дыма могут быть эффлюксные системы, которые хорошо изучены в контексте резистентности микроорганизмов к действию антибиотиков. Данный механизм устойчивости осуществляется посредством интегральных мембранных транспортеров — эффлюксных насосов, которые предотвращают накопление антибиотика внутри клетки. Ранее авторы выявили, что клетки А549 трудно окрашиваются Hoechst 33258. Также известно, что транспортер ABCG2 входит в состав эффлюксного насоса для красителя Hoechst. Таким образом, авторы сконцентрировались на исследовании роли ABCG2 в механизмах адаптации клеток А549 к действию табачного дыма.

На первом этапе исследователи подтвердили высокий уровень экспрессии ABCG2 в клетках А549 (мРНК и белка). Далее авторы ингибировали ABCG2 при помощи фебуксостата или РНК-интерференции. Они показали, что в обоих случаях ингибирование ABCG2 вело к трехкратному увеличению КСД-индуцированной агрегации белка в клетках А549. Таким образом, авторы нашли экспериментальное подтверждение своей гипотезы о роли ABCG2 в адаптации клеток аденокарциномы легкого к действию сигаретного дыма. Более того, авторы предполагают, что вызванное курением повышение активности ABCG2 в клетках рака легкого может опосредовать множественную лекарственную устойчивость.

Дым от сигарет реже повреждает открытые участки генома